石墨烯界膜剂在汽车防腐领域的推广应用

罗洋

摘    要：石墨烯具有优良的结构性能和广阔的应用前景。本文通过对于石墨烯的化学特性分析及其在工业和汽车电子领域的研究和应用，旨在尽快地促进和发展石墨烯在我国汽车电子工业发展过程中的研究和应用，实现我国汽车电子工业的主要材料和工艺技术创新。

关键词：石墨烯;界膜剂;汽车防腐;应用

石墨烯作为汽车金属防腐的主要材料和技术之一，涂装前的石墨烯合成膜处理工艺已广泛应用于不同的电子工业和汽车领域。目前石墨烯树脂作为一种化学新型材料，由于其强附着力和无二次污染，已经发展成为许多工业和汽车应用中的技术和研究领域热点。

一、汽车腐蚀的危害

汽车的腐蚀不仅会对汽车造成巨大的社会经济损失，还可能造成对环境的污染和严重的交通事故。根据对美国汽车金属腐蚀处理工程师协会的进一步调查和分析的统计，每辆汽车每年因进行金属腐蚀处理造成的平均成本经济损失大约为150-250美元，根据中国工业和信息化部的汽车工业成本绿色技术发展五年计划（2016-2020年），明确地提到了汽车腐蚀总损失已经占到了GDP的百分之五。汽车的腐蚀不仅可能会给消费者带来巨大的社会经济损失，还可能会严重地影响现代汽车的正常使用安全。除了因为交通事故造成的对车辆损坏外，汽车的腐蚀也是导致现代汽车报废的重要一个造成原因[1]。

二、石墨烯界膜劑概述

石墨烯金属边界膜纳米助剂是一种用于金属表面预处理石墨烯边界膜的纳米助剂，其优点是通过直接使用石墨烯聚合物磷酸酯或其他化合物在石墨烯金属表面上直接形成金属边界膜。经过改性后，添加合适的金属匹配材料如钝化剂，缓蚀剂，络合剂和适用于石墨烯边界膜的纳米助剂。通过大比例的稀释磷化处理制备的石墨烯工作液可以直接地代替传统的磷化液，经高温浸泡或喷涂进行磷化处理后，可以在各种钢材的金属表面涂层形成具有良好的化学腐蚀能力的界膜。经过对石墨烯界膜纳米助剂的磷化处理后，涂层与其他金属匹配材料涂层之间的化学结合作用能力也大大提高，真正实现了经济可靠的无化学排放，可用于工业清洁生产。

三、石墨烯界膜剂优点

（一）使用范围广

该产品适用于冷轧，热轧，碳钢，酸洗钢，镀锌钢和其他钢产品的防腐预处理，如静电粉末喷涂，电泳，烤漆等，具有广泛的应用范围。

（二）低成本

该技术系列产品通过自动将吸附在各种金属表面上所形成的各种化学物质转化酶成膜，所含必需的化学磷化液可使成膜的能量消耗少，成膜的利用效率高。经过实验可以发现，单位产品使用的膜面积大于磷化液的合成膜的使用成本大大下降幅度明显低于单位磷化液的造膜成本，可以说这更是有效大大降低了企业用户的产品生产研发运营以及管理使用成本。

（三）卓越的产品性能

产品具有均匀的成膜性和良好的附着力，尤其是共混改性，在石墨烯之后，薄膜与金属基体和外部涂层之间具有紧密的粘合，外涂层与金属基底之间的涂层粘附力明显增加，从而外涂层在金属基底表面上的涂层粘附力不同技术指标均远远优于磷化膜、硅烷磷化膜和陶瓷膜等同类产品。

（四）使用方便

用户在生产后可以直接使用公司原有的磷化浸涂设备和喷涂工艺生产线直接进行磷化喷涂操作，由于磷化产品在金属表面的磷化成膜速度非常快，因此与磷化浸涂喷涂工艺产品相比，可以大大缩短产品的操作持续时间时间长，不必再需要刻意调整磷化工作台的流程，可以大大提高了生产的效率，也方便了生产员工快速准确掌握产品的操作工艺技术[2]。

（五）绿色环保

目前，硅烷预处理液转化膜和石墨烯纳米边界陶瓷膜虽然是液池材料市场上目前使用最广泛的环保新材料，但它们并不是理想的液池金属预处理液所用材料：前者可能会使液池产生大量废渣和液池废水;后者不能长期稳定液体的存在，但是使用石墨烯界膜剂在液池使用的过程中以自发形成吸附和间接形成膜的两种处理形式，不会直接形成任何沉积物和液池废渣，并且吸附剂可以长时间的使用而完全无需定期清洗处理液池，从而也解决了液池废渣和沉积物等废料对于环境和工程以及生态的直接危害。在排液同时，由于未正确选择任何含有沉积物等重金属化学成分的液池原材料，因此从液池运行过程中的液池清洗用水中排出的沉积物和水样将由第三方的检测机构对其进行安全性检测，作为未正确检测到的主要重金属成分类别，可以实现汽车防腐涂料的清洁生产。

四、石墨烯界膜剂在汽车防腐领域的应用

石墨烯粘合剂具有高疏水性和独特的纳米纤维结构，可广泛用于在环保汽车涂料加工领域，提高金属防腐预处理效果。青岛格林金属保护技术该公司已经成功开发研制出一种可以广泛用于环保汽车金属的防腐预处理的新材料-金属边界膜粘合剂。通过使用对环境友好的石墨烯和植酸（一种植物提取物）合成的薄膜很容易自组装成环保汽车金属表面的石墨烯薄膜。经过修改后，以适用的催化剂，钝化剂，抑制添加剂，络合剂和其他改性的石墨烯作为钠米添加剂，可用于生产自组装的环保汽车金属边界的薄膜粘合剂。产品的浓缩液被石墨烯稀释释放后，可直接用磷化液代替传统的磷化液，只需简单的浸泡或喷涂工艺操作即可。经处理之后，可以在各种钢表面上直接形成基于植酸的自组装抑制剂磷化膜。与金属制品传统的磷化膜工艺相比，该产品的掩模磷化膜具有良好的耐腐蚀性。而且，涂层和其他金属外涂层之间的相互结合作用能力也得到了显着提高和增强，并且每种掩模产品所有的主要经济效益和技术指标均明显优于其他传统的磷化液[3]。

五、结论

综上所述，新型的石墨烯材料在汽车制造与防腐蚀等领域的应用显示出诱人的发展前景，但是石墨烯的应用目前还有许多未解决的技术问题。随着石墨烯技术的进一步发展，其在工业和汽车上的广泛应用和前景将更加广泛。

参考文献：

[1]李文冠，张瑞志，罗方伟，向勇.改性石墨烯基填料在防腐涂料中的应用研究进展[J].涂料工业，2020，50（04）：81-87.

[2]张丰发，张建交，王云龙.石墨烯纳米材料的制备及能源应用研究进展[J].黑龙江工程学院学报，2019，33（06）：1-5.

[3]王庆国，王凯，王莎莎.石墨烯界膜剂在汽车防腐领域的推广应用[J].表面技术，2017，46（04）：138-142.